2.8 Получение и математическая обработка кривой зависимости «напряжение-деформация»

Кривая зависимости («s-e»), получаемая путем обработки индикаторной диаграммы «нагрузка – удлинение» («Р-Dl») при статических испытаниях на растяжение на разрывных машинах, оснащенных устройством для регистрации изменения нагрузки и деформации образца в процессе испытания [28, 29].

При приложении растягивающей нагрузки в капиллярно-пористом материале (образцы технической целлюлозы) наблюдается несколько стадий развития деформаций, предшествующих окончательному разрушению (рисунок 2.19): 0-1 – упругая зона; 1-2 – зона вязкоупругих деформаций; 2-3 – зона предразрушения, деформация в ней происходит в условиях интенсификации процессов разрушения и заканчивается разделением образца на части; Э – точка, усреднено характеризующая замедленно-упругую составляющую вязкоупругой зоны.

Рисунок 2.19 – Зависимость напряжение-деформация для целлюлозно-бумажного материала

Испытания проводили на лабораторном испытательном комплексе, включающем разрывную машину ТС 101–0,5 (г. Иваново) и ПЭВМ [30].

Каждый испытуемый образец характеризуется длиной (l), шириной (b) и усредненной по измерениям в нескольких точках толщиной (δ). После проведения испытания каждого образца с машины, через интерфейс RS-232, передаётся информация о данных образца и результатах испытания в COM-порт ПЭВМ. Принятые данные – параметры образца, условия испытаний, а также массив до 1000 точек, снятых с интервалом 20 мс (сила, Н – перемещение, мм), сохраняются в файле на магнитном диске и могут быть распечатаны на принтере. Данные выводятся на экран в виде графика, рисунок 2.20, а. Предоставляется возможность просмотра: кривых для каждого из испытанных параллельных образцов; всех кривых на одном графике; проведения исключения выпадающих точек и проведения повторных испытаний.

При выполнении математической обработки на ПЭВМ экспериментальных кривых «нагрузка-удлинение», полученных при параллельных испытаниях, производится: сглаживание исходных кривых методом скользящей средней; построение средней кривой; автоматическое, с возможностью ручной корректировки, выделение начального и конечного прямолинейных участков; вычисление модулей упругости начального (Е₁) и в области предразрушения (Е₂); а также определение характерных точек зависимости напряжение-деформация: предел упругости (1); эффективная точка (Э); точка начала пластических деформаций (П); точка начала дополнительной вытяжки (В); точка разрушения образца  (Р), рисунок 2.20, б.

а	б
а – результаты единичного испытания на растяжение; б - результат математической обработки средней кривой Рисунок 2.20 – Графическое представление кривой зависимости «σ–ε»

В каждой характерной точке рассчитываются характеристики:

- усилие (P),  Н;  удлинение l, мм;

- напряжение (σ), МПа:

, (2.5)

- деформация (ε), %:

, (2.6)

- работа (А), мДж:

, (2.7)

- текущий модуль упругости (E_t), МПа:

, (2.8)

- модуль общей деформации (Е_од), МПа:

, (2.9)

- время релаксации напряжения (n), сек рассчитывается путём решения численными методами уравнения:

(2.10)

Результаты расчетов представляются в виде таблиц и графиков и выводятся на экран монитора с предоставлением возможности вывода на печать в порядке, определяемом пользователем или вывода их в текстовый файл ANSI. Формат таблиц позволяет использовать данные из нее в табличном процессоре Excel для сопоставления кривых зависимости «» разных целлюлозно-бумажных материалов.